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梅山煉鋼廠噴煤站于2004年4月8日建成投產(chǎn)，另外向三座噴煤，該控制系統(tǒng)由法國的某公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案工作能力為:考慮梅山三座煉鐵高爐150～200kg/t，因?yàn)槭且粋€(gè)煤氣發(fā)生爐罐另外對三座煉鐵高爐煤氣發(fā)生爐，并且每座煉鐵高爐必須的煤粉量是不一樣的，對每座煉鐵高爐煤粉總流量的精確計(jì)量、精準(zhǔn)操縱就至關(guān)重要。煤流計(jì)量選用SWRengineeringDensFlow為關(guān)鍵元器件的計(jì)量系統(tǒng)軟件，PLC控制系統(tǒng)選用英國某企業(yè)的Rslogix5500系統(tǒng)軟件，以瓷器調(diào)節(jié)閥門來調(diào)整煤粉瞬時(shí)速度總流量，完成三座煉鐵高爐煤粉總流量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。下邊關(guān)鍵對于全套煤粉計(jì)量控制系統(tǒng)的原理以及控制理論開展科學(xué)研究和剖析。
1煤粉計(jì)量系統(tǒng)軟件的構(gòu)成及原理
1.1系統(tǒng)構(gòu)成
煤流計(jì)量控制系統(tǒng)的構(gòu)成關(guān)鍵有:PLC控制系統(tǒng)、SWRengineeringDensFlow(煤流計(jì))、調(diào)節(jié)閥門、煤氣發(fā)生爐罐靜態(tài)數(shù)據(jù)電子稱。在其中煤流計(jì)由下列模塊構(gòu)成:傳感器(精確測量管)和中間控制部件構(gòu)成。傳感器DMS100安裝在被精確測量的煤氣發(fā)生爐主管管路上，需按照接管道規(guī)定安裝(如圖所示1)，即時(shí)檢驗(yàn)管路中煤流的速率和相對密度。中間控制部件DME100根據(jù)5芯屏蔽雙絞線聯(lián)接到傳感器上，對傳感器檢驗(yàn)到的煤流相對密度和速率數(shù)據(jù)信號開展過濾、放大、轉(zhuǎn)換解決。中間控制部件歷經(jīng)測算將煤流速率、相對密度及瞬時(shí)速度總流量以4～50mA規(guī)范數(shù)據(jù)信號立即送至PLC(可編程控制器)控制系統(tǒng)的模擬量輸入鍵入控制模塊，根據(jù)PLC對其開展數(shù)據(jù)收集、顯示信息、計(jì)量。煤氣發(fā)生爐罐靜態(tài)數(shù)據(jù)電子稱由稱重傳感器、稱重變送器構(gòu)成，根據(jù)變送器變換將罐重?cái)?shù)據(jù)信號立即送至PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)PLC進(jìn)行對罐重?cái)?shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)的采集和檢驗(yàn)。調(diào)節(jié)閥門是依據(jù)煤流計(jì)檢驗(yàn)的瞬時(shí)速度總流量和預(yù)設(shè)值的誤差根據(jù)PID控制器來完成煤粉的流量監(jiān)控。
1.2煤流計(jì)的原理
煤流計(jì)的原理是在精確測量管內(nèi)，根據(jù)對一個(gè)高頻率、溝通交流磁場的尤其聯(lián)接，造成一個(gè)勻稱的精確測量場。當(dāng)氣固兩相物質(zhì)根據(jù)此精確測量場時(shí)，將消化吸收此溝通交流場的動(dòng)能，從而造成出與精確測量管內(nèi)被運(yùn)輸煤粉相對密度和速率正相關(guān)的電子信號。運(yùn)用在精確測量管內(nèi)2個(gè)部位上的一樣的傳感器技術(shù)，2個(gè)部位的溝通交流場轉(zhuǎn)變被精確測量到，因?yàn)?個(gè)傳感器中間有一個(gè)已經(jīng)知道的間距8或16mm(可轉(zhuǎn)換)，中間控制部件內(nèi)的有關(guān)元器件檢測出煤粉流動(dòng)性在2個(gè)傳感器中間流動(dòng)性的時(shí)間，根據(jù)間距和時(shí)間，煤粉速率被精確測量出去(m/s)。從2個(gè)已經(jīng)知道主要參數(shù)相對密度(ρ)和速率(v)，及其被測管截面(A)，總流量就可以精確測量出去:q=ρ·v·A，并根據(jù)4～50mA數(shù)據(jù)信號輸出。
2PID控制器
伴隨著智能化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，自動(dòng)化技術(shù)水準(zhǔn)規(guī)定愈來愈高，其加工過程控制系統(tǒng)也愈來愈繁雜，但其基礎(chǔ)的構(gòu)成均為單控制回路控制系統(tǒng)，每一個(gè)單控制回路控制系統(tǒng)全是由操縱目標(biāo)、精確測量元器件、控制器、調(diào)節(jié)閥門所構(gòu)成的閉環(huán)控制意見反饋控制系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，加工過程控制系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的運(yùn)用依然是占比(P)、積分(I)、求微分(D)三種規(guī)律性，由這三種規(guī)律性組成P、PI、PID控制器。在全自動(dòng)控制系統(tǒng)中，因?yàn)橄到y(tǒng)軟件存有影響，操縱目標(biāo)動(dòng)態(tài)性特性非常復(fù)雜，為了更好地提升控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、線性度及動(dòng)態(tài)性可靠性，具體運(yùn)用大多數(shù)是PID控制器，在系統(tǒng)軟件中，占比P的功效是按操縱誤差的尺寸快速輸出操縱數(shù)據(jù)信號，誤差越大，緩沖作用越大，誤差越小，緩沖作用越小。積分I是依據(jù)誤差的尺寸慢慢地更改，誤差愈大緩沖作用變化快，誤差小則緩沖作用轉(zhuǎn)變慢，僅有當(dāng)誤差清除時(shí)才終止更改緩沖作用，誤差不清除，緩沖作用一直不斷更改，直至積分飽和狀態(tài)。求微分D的功效是要是誤差出現(xiàn)，立刻迅速地、大幅地更改緩沖作用，隨后使緩沖作用慢慢減少，即說白了的超調(diào)。
PID控制器的線性微分方程為:
式中:u(t)和e(t)各自為系統(tǒng)軟件的操縱數(shù)據(jù)信號和誤差數(shù)據(jù)信號，Kp、Ti、Td為占比主要參數(shù)、積分主要參數(shù)、求微分主要參數(shù)。PID控制器的三個(gè)主要參數(shù):占比主要參數(shù)Kp，積分主要參數(shù)Ti，求微分主要參數(shù)Td決策了全部控制系統(tǒng)的性能參數(shù)，進(jìn)而決策了控制系統(tǒng)的質(zhì)量。因此 挑選最好的PID控制器、整定適合的PID主要參數(shù)是提升全過程控制系統(tǒng)質(zhì)量的重要。
3噴煤總流量控制系統(tǒng)的操縱方法
噴煤瞬時(shí)速度流量監(jiān)控方法分成二種:自動(dòng)控制系統(tǒng)和手動(dòng)式操縱，以融入不一樣的生產(chǎn)過程必須。
3.1自動(dòng)控制系統(tǒng)方法
圖2為噴煤總流量閉環(huán)控制全自動(dòng)控制系統(tǒng)的操縱框架圖，此系統(tǒng)軟件為單控制回路調(diào)整控制系統(tǒng)，在全自動(dòng)情況下，因?yàn)橛绊懙墓π?，?huì)使煤總流量意見反饋值PV偏移給出值SP，即造成了誤差Δe，誤差量Δe做為輸出量送進(jìn)PID控制器。根據(jù)PID規(guī)律性計(jì)算后，得出輸出數(shù)據(jù)信號至執(zhí)行器使其姿勢，對噴煤瞬時(shí)速度總流量開展持續(xù)地自動(dòng)調(diào)節(jié)，以清除外部振蕩的危害，促使煤總流量返回給出值。
3.2手動(dòng)式操縱方法
因?yàn)榉N種原因，當(dāng)控制系統(tǒng)一些階段出現(xiàn)難題而不可以完成PID自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，為考慮噴煤的應(yīng)急要求，可人力將操縱方法轉(zhuǎn)換為手動(dòng)式操縱，該操縱方法是開環(huán)控制，即PID控制器在手動(dòng)式情況下，當(dāng)場實(shí)際操作工作人員根據(jù)對執(zhí)行器閘閥開啟度的手動(dòng)式實(shí)際操作來操縱煤總流量的尺寸。該實(shí)際操作為異常實(shí)際操作方式，只在緊急狀況下應(yīng)用。
4PLC控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)基本原理
4.1SWR數(shù)據(jù)收集
SWR數(shù)據(jù)收集是根據(jù)煤流傳感器中間變換模塊互相配合的，在傳感器精確測量管內(nèi)，根據(jù)對一個(gè)高頻率、溝通交流磁場的尤其聯(lián)接，使其造成一個(gè)勻稱的磁場，當(dāng)煤粉根據(jù)此精確測量場時(shí)，將消化吸收溝通交流場的動(dòng)能，從而造成一個(gè)與精確測量管內(nèi)煤粉相對密度有關(guān)的電子信號，另外在精確測量管2個(gè)固定不動(dòng)部位上，運(yùn)用同樣的傳感器技術(shù)，檢驗(yàn)2個(gè)部位的溝通交流場變化量。這種數(shù)據(jù)信號送至中間變換模塊，中間變換模塊測到煤粉在2個(gè)傳感器中間流動(dòng)性的時(shí)間，根據(jù)間距和時(shí)間，煤粉速率及其相對密度被精確測量出去，并在中間控制部件內(nèi)測量范圍化、標(biāo)準(zhǔn)化。從2個(gè)已經(jīng)知道主要參數(shù)成分相對密度(ρ)和速率(v)，及其被測管截面(A)，單位時(shí)間總流量q就可以精確測量出去:q=ρ·V·A，并根據(jù)4～50mA規(guī)范數(shù)據(jù)信號輸出給PLC，用于顯示信息和操縱。
4.2Correctionfactor(調(diào)整因素)在SWR中的整定值功效
因?yàn)镾WR傳感器原理限制，其對流過傳感器的氣固二相的水份成分及煤粉粒度分布有一定的規(guī)定，實(shí)際規(guī)定是:水份成分＜1.2%，粒度分布低于200μm煤粉量占80%。因?yàn)橹品奂庸すに嚭途旱霓D(zhuǎn)變，有時(shí)候煤粉品質(zhì)達(dá)不上檢驗(yàn)規(guī)定，造成 煤粉計(jì)量出現(xiàn)誤差，為清除精確測量值的誤差，控制系統(tǒng)運(yùn)用調(diào)整因素，選用無盡靠近法對其開展調(diào)整。調(diào)整因素的計(jì)算方法為:
式中:Ki為本罐調(diào)整因素;Wt1為煤氣發(fā)生爐逐漸時(shí)噴吹罐凈重;Wt2為煤氣發(fā)生爐完畢時(shí)噴吹罐凈重;q1為1#煉鐵高爐在t1～t2時(shí)間范圍所噴煤粉累計(jì)量;q2為2#煉鐵高爐在t1～t2時(shí)間范圍所噴煤粉累計(jì)量;q3為3#煉鐵高爐在t1～t2時(shí)間范圍所噴煤粉累計(jì)量;K為近期10次調(diào)整因素的均值。運(yùn)用煤氣發(fā)生爐罐靜態(tài)數(shù)據(jù)電子稱的可靠性和高精密，每每一罐煤粉噴好后，測算一次調(diào)整因素，調(diào)整因素的儲(chǔ)存選用先進(jìn)先出的方式 ，自始至終保存全新的10個(gè)值，隨后測算出調(diào)整因素的均值K，運(yùn)用K來調(diào)整意見反饋總流量，具體總流量的計(jì)算方法為:

qt=K·q
式中:q為SWR檢驗(yàn)的總流量值;qt為最后顯示信息總流量。qt做為意見反饋值參加PID的自動(dòng)調(diào)節(jié)，為防止外界影響而造成控制器的超調(diào)，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，管理程序?qū)^高和過低的修正系數(shù)開展了屏蔽掉，最大不允許超出1.3，最少不超過0.7。假如超出此范疇，則列入均值調(diào)整因素的測算，維持上一次的調(diào)整因素不會(huì)改變，而且警報(bào)提醒，以提示實(shí)際操作工作人員留意，查驗(yàn)制粉及煤氣發(fā)生爐的加工工藝和機(jī)器設(shè)備。另外為了更好地加速總流量調(diào)整速率，系統(tǒng)軟件還設(shè)定了對調(diào)整因素測算時(shí)數(shù)量的挑選，如專業(yè)技術(shù)人員發(fā)覺某一環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息過高或過低，為了更好地考慮噴煤的必須，還能夠?qū)κ畟€(gè)數(shù)據(jù)信息開展挑選，例如因?yàn)橥鈭龅木壒试斐?前五個(gè)數(shù)據(jù)信息都稍大，而歷經(jīng)解決后做到了預(yù)置的規(guī)定，為了更好地不危害對之后的煤粉噴吹量的計(jì)量，能夠挑選用前五個(gè)數(shù)據(jù)信息開展均值調(diào)整因素的測算，要是把均值調(diào)整因素的預(yù)設(shè)值改成“5”就可以，那樣能夠降低由于原材料難題導(dǎo)致的調(diào)整時(shí)間相對性較長的危害，提升控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性調(diào)整特性。
4.3pID主要參數(shù)的整定值
大煤量的煤氣發(fā)生爐是當(dāng)代大中型煉鐵高爐實(shí)際操作的要求，也是煉鐵高爐降低成本的靠譜方式，平穩(wěn)的煤粉煤氣發(fā)生爐和精準(zhǔn)計(jì)量看起來至關(guān)重要。當(dāng)場繁雜的自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)使操縱目標(biāo)無法操縱，為提升控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、可靠性及線性度，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)PID主要參數(shù)。程序流程最先對誤差量開展測算:|Δe|=SP－PV，當(dāng)|Δe|≥M時(shí)，程序流程選用第二套主要參數(shù)，加速控制板的響應(yīng)時(shí)間，減少動(dòng)態(tài)性調(diào)整全過程;當(dāng)|Δe|＜M時(shí)，程序流程選用第一套主要參數(shù)，提升恒定時(shí)的調(diào)整精密度，兩個(gè)主要參數(shù)全自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
5噴煤總流量控制系統(tǒng)存在的不足及處理對策
5.1存在的問題
新噴煤煤流煤氣發(fā)生爐控制系統(tǒng)現(xiàn)階段已應(yīng)用一年多時(shí)間，整體而言運(yùn)作相對穩(wěn)定靠譜，僅僅有時(shí)候單座煉鐵高爐的煤流會(huì)造成震蕩、起伏，尤其是3#煉鐵高爐輸煤管道較長，起伏頻率稍高。此外，煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)軟件是一罐對三座煉鐵高爐另外煤氣發(fā)生爐，因?yàn)槊孔鶡掕F高爐規(guī)定的噴煤量的差別及煉鐵高爐工作狀況的不一樣，每座煉鐵高爐的具體噴吹量有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)誤差。
5.2處理對策
歷經(jīng)對煤流起伏長期性追蹤觀查發(fā)覺，煤粉的粒度分布和水份成分對煤流計(jì)量造成很大危害，因此 提升了對制粉的規(guī)定。當(dāng)每一個(gè)煤氣發(fā)生爐罐煤粉噴完開展換罐煤氣發(fā)生爐時(shí)，有時(shí)候也會(huì)造成起伏。它是因?yàn)榛Q的2個(gè)煤氣發(fā)生爐罐工作壓力不一致導(dǎo)致，因此 要對均壓管路上的三個(gè)噴吹罐的工作壓力變送器開展按時(shí)校檢，以清除其危害。此外三座噴煤總產(chǎn)量的是多少相匹配所設(shè)置罐壓高矮是不是適合也是導(dǎo)致煤流起伏的要素，要操縱罐壓，降低起伏。在具體的運(yùn)用時(shí)要按時(shí)的對煤流計(jì)開展校檢，檢測設(shè)備是選用專用型的橡膠棒做為測量范圍的校檢設(shè)備，現(xiàn)階段維護(hù)保養(yǎng)校準(zhǔn)的周期時(shí)間是八個(gè)月，也就是一切正常狀況下，煉鐵高爐2次定修做一次校準(zhǔn)，根據(jù)一段時(shí)間的探索，在校準(zhǔn)時(shí)選用三點(diǎn)校準(zhǔn)的方法，即零點(diǎn)(2mA)、50%測量范圍點(diǎn)(12mA)、100%測量范圍點(diǎn)(50mA)，特別是在關(guān)鍵的是50%測量范圍點(diǎn)校檢能夠合理確保煤流計(jì)的總流量曲線圖的線性，根據(jù)對這一點(diǎn)的校檢能夠合理提升計(jì)量的精密度。
6總結(jié)
全套煤粉總流量控制系統(tǒng)噴淋系統(tǒng)煤系統(tǒng)軟件投入使用至今，其計(jì)量精確、特性靠譜及操縱有效的優(yōu)勢已充足顯示信息，對單個(gè)煉鐵高爐的噴吹量最大已達(dá)25t/h，對三座煉鐵高爐另外能夠做到75t/h，在煤粉的流量監(jiān)控上可以完成與煉鐵高爐基礎(chǔ)理論溫度測算符合度十分高，早已徹底做到了設(shè)計(jì)方案的規(guī)定，現(xiàn)階段針對系統(tǒng)軟件實(shí)際操作和維修都早已十分完善，早已在具體運(yùn)用中獲得了充足的認(rèn)同。

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